De hevige regen van vrijdagochtend had op zaterdag plaats gemaakt voor een deel bewolkte, maar wel stralend blauwe lucht, waardoor in de derde en laatste getimede vrije training én aan de race-setup, én aan die ene snelle ronde moest worden gewerkt teneinde rechtstreeks toegang te krijgen tot Q2.
Aleix Espargaro, die op vrijdag vanwege een overtreding van het technisch reglement al zijn rondetijden met slicks waren geschrapt, zette de snelste tijd, voor Fabio Quartararo en de verrassend sterk rijdende Alex Rins en Takaaki Nagagami, terwijl Marco Bezzecchi de snelste Ducati was op de vijfde plaats.
Maverick Vinales en Jack Miller zagen hun snelste ronde geschrapt vanwege een gele vlag, maar bleven in de top 10, terwijl grote namen als Joan Mir, Enea Bastianini en teamgenoot Fabio di Giannantonio en beide Red Bull KTM coureurs Brad Binder en Miguel Oliveira in Q1 moesten vechten om de laatste 2 plaatsen van Q2, een gevecht dat in het voordeel van de twee KTM fabriekscoureurs uitviel.
Als eerste op de baan dook Pecco Bagnaia in zijn eerste vliegende ronde eentiende seconde onder de tijd die hij in FP3 had gezet, maar zijn 1'33.330 was nog wel 0,166 seconde boven de snelste tijd die Aleix Espargaro in die vrije training had gezet.
De niet ver achter Bagnaia rijdende Fabio Quartararo zette echter meteen de toon door in zijn eerste vliegende ronde met een 1'31.718 meteen met eentiende seconde onder het absolute ronderecord te gaan, dat in 2021 met een 1'31.814 door Maverick Vinales in de kwalificatie was gezet.
Quartararo had echter Jorge Martin in zijn kielzog, die daar optimaal van profiteerde door nog eens eenhonderdste seconde onder de tijd van de regerend wereldkampioen te gaan. In zijn tweede vliegende ronde reed Bagnaia 3 tiende van zijn eigen tijd af en klom daarmee weer op naar de derde plaats, maar kwam nog 2 tiende voor de pole position te kort.
Voorzien van een nieuwe Soft Michelin achterband deed Bagnaia echter waar hij het hele seizoen al ontzettend sterk in is, in het rijden van een enkele snelle rondetijd. In de eerste sector zat hij al dik eentiende onder de snelste tijd, bouwde dat uit tot een kwart seconde, om uiteindelijk de snelste tijd van Martin met nog eens 2 tiende seconde aan te scherpen.
Overtuigd dat die tijd goed genoeg zou zijn voor de pole keerde Bagnaia daarna terug naar de pits, om op het scherm te zien dat Fabio Quartararo een ultieme poging deed, maar op 0,116 seconde van de tijd van Bagnaia bleef steken. Met nog enkele seconden te gaan tot de geblokte vlag had Quartararo nog één vrije ronde, maar ging in de Strubben bijna onderuit en was daardoor niet meer in staat zijn tijd aan te scherpen.
Ook Jorge Martin slaagde daar niet in, hij ging in z'n tweede run in de Strubben wél onderuit, evenals Jack Miller die daardoor genoegen moest nemen met de zesde plaats op de grid, achter Aleix Espargaro die in FP4 nog de snelste tijd had gezet, maar ook onderuit was gegaan en in Q2 zijn snelste ronde zag stranden doordat Miller vlak voor hem onderuit was gegaan.
Minstens zo verrassend als de derde tijd van Jorge Martin was echter de vierde tijd van Marco Bezzecchi, die met een 1'31.796 eveneens onder het oude ronderecord van Maverick Vinales wist te gaan.
MotoGP Assen, uitslag kwalificatie:
| Rijder | Team | Merk | km/u | Tijd | Verschil | ||
| 1 | Pecco Bagnaia | ITA | Ducati Lenovo Team | Ducati | 309.0 | 1'31.504 | |
| 2 | Fabio Quartararo | FRA | Monster Energy Yamaha MotoGP | Yamaha | 302.9 | 1'31.620 | +0.116 |
| 3 | Jorge Martin | ESP | Pramac Racing | Ducati | 311.4 | 1'31.708 | +0.204 |
| 4 | Marco Bezzecchi | ITA | Mooney VR46 Racing Team | Ducati | 310.6 | 1'31.796 | +0.292 |
| 5 | Aleix Espargaro | ESP | Aprilia Racing | Aprilia | 306.7 | 1'31.868 | +0.364 |
| 6 | Jack Miller | AUS | Ducati Lenovo Team | Ducati | 308.3 | 1'32.124 | +0.620 |
| 7 | Johann Zarco | FRA | Pramac Racing | Ducati | 309.0 | 1'32.175 | +0.670 |
| 8 | Miguel Oliveira | PRT | Red Bull KTM Factory Racing | KTM | 305.2 | 1'32.272 | +0.768 |
| 9 | Alex Rins | ESP | Team SUZUKI ECSTAR | Suzuki | 304.4 | 1'32.307 | +0.803 |
| 10 | Brad Binder | RSA | Red Bull KTM Factory Racing | KTM | 304.4 | 1'32.367 | +0.863 |
| 11 | Maverick Viñales | ESP | Aprilia Racing | Aprilia | 306.7 | 1'32.424 | +0.920 |
| 12 | Takaaki Nakagami | JPN | LCR Honda IDEMITSU | Honda | 302.2 | 1'32.967 | +1.463 |
| Q1 | |||||||
| 13 | Luca Marini | ITA | Mooney VR46 Racing Team | Ducati | 302.9 | 1'32.787 | +0.302 |
| 14 | Joan Mir | ESP | Team SUZUKI ECSTAR | Suzuki | 303.7 | 1'32.898 | +0.413 |
| 15 | Fabio Di Giannantonio | ITA | Gresini Racing MotoGP | Ducati | 304.4 | 1'32.912 | +0.427 |
| 16 | Enea Bastianini | ITA | Gresini Racing MotoGP | Ducati | 309.8 | 1'33.005 | +0.520 |
| 17 | Andrea Dovizioso | ITA | WithU Yamaha RNF MotoGP Team | Yamaha | 303.7 | 1'33.009 | +0.524 |
| 18 | Stefan Bradl | GER | Repsol Honda Team | Honda | 307.5 | 1'33.029 | +0.544 |
| 19 | Remy Gardner | AUS | Tech3 KTM Factory Racing | KTM | 305.2 | 1'33.093 | +0.608 |
| 20 | Franco Morbidelli | ITA | Monster Energy Yamaha MotoGP | Yamaha | 298.5 | 1'33.096 | +0.611 |
| 21 | Alex Marquez | ESP | LCR Honda Castrol | Honda | 305.2 | 1'33.113 | +0.628 |
| 22 | Lorenzo Savadori | ITA | Aprilia Racing | Aprilia | 302.2 | 1'33.467 | +0.982 |
| 23 | Raul Fernandez | SPA | Tech3 KTM Factory Racing | KTM | 306.0 | 1'33.652 | +1.167 |
| 24 | Darryn Binder | RSA | WithU Yamaha RNF MotoGP Team | Yamaha | 301.4 | 1'33.998 | +1.513 |